Nghiên cứu tích hợp hệ thống dẫn đường quán tính (DĐQT) trên cơ sở cảm biến vi cơ điện tử phục vụ điều khiển dẫn đường phương tiện chuyển động

Nia^ation System and Global Positioning System: Performance Analysis and Mfecurements, International Conference on Intelligence and Advanced Systems.. Xây dựngmột hệ th[r]

ĐẠI HỌC QUÓC GIA HÀ NỘI

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

Nghiên cứu tích họp hệ thống dẫn đường quán tính (DĐQT) trên CO’ s ở cảm biến vỉ c ơ

điện tử phục vụ điều khiển dẫn đường

phương tiện chuyển động

Mã số: QGTĐ - 05 - 09

Chủ nhiệm đề tài: GS T SK H Nguyễn Phú Thuỳ

H à N ộ i - 2 0 0 7

M Ụ C L Ụ C

1 BẢNG GIẢI THÍCH CÁC CHỪ VIÉT T Ắ T 2

2 DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THAM GIA THỰC HIỆN ĐK T Ả I 3

3 DANH MỤC CÁC BẢNG s ố L IỆ U 4

4 DANH MỰC CÁC HÌNH 5

5 "ÓM TẮT NHỮNG KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u CHÍNH CỬA ĐỀ TÀI 6

6 BÁO CÁO TỐNG K Ế T 8

6.1 Đặt vấn đề 8

6.2 Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu 8

6.3 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu cùa đề t à i 10

(.3.1 Các nghiên cứu về thuật toán dẫn đư ờ n g 10

(.3.2 Xác định sai số của bộ đo đạc quán tính (Í M U ) 11

(.3.3 Tích hợp hệ thống INS vàGPS sử dụng bộ lọc Kalman 12

(.3.4 Viết chương trình thời gian thực và xây dựng hệ tích hợp INS/GPS 14

(.3.5 Thử nghiệm hệ thống DĐQT Ihực địa 15

6.4 Địa điểm và phương pháp nghiên c ứ u 21

6.5 Kết quả nghiên c ứ u 22

(.5.1 Các công bố liên quan đến kết quả cùa đề tài 22

(.5.2 Kết quả đào tạo cùa đề tài 23

(.5.3 Kết quả ứng dụng của đề tà i 24

6.6 Thảo luận 24

6-7 Kết luận và kiến n g h ị 25

6 8 Tài liệu tham khảo 26

7 1HỤLỤC 28

1 B Ả N G G I Ả I T H Í C H C Á C C H Ũ V I É T T Ấ T

1.DĐQT

3 HT DĐQT

4.IMU (Inertial Measurement Unit)

5 INS (Inertial Navigation System)

6 MKMS (MicroRlectroMechanical System)

7 PC-box (Persional Computer box)

8 SINS ^Strapdown Ineit.J Navigation System)

Hệ dẫn đường kiểu gắn chặt

3 DANH MỤC CÁC BẢNG SÓ LIỆU

Bàng 1 : So sánh các thông số của hệ DĐQT INS/GPS cùa đề tài đã xây dựng với các chì tiêu ban đầu đặt ra khi đăng ký đề tài

4

Electronics Fngincering (ISRE2007) Oct 24-25 2007 HoChiMinh City Victnam pp

1 - 6

5 T D Tan, L M Ha, N T Long, N D Duc, N p Thuy, Integration o f Ineriial

Navigation System and Global Positioning System: Performance Analysis and Measurements, International Conference on Intelligence and Advanced Systems

ICIAS2007, 25th - 28th November 2007 KL Convcntion Centcr Kuala l.umpur, Malaysia.

6 T D Tan, L.M.Ha, N T Long, N D Duc, N p Thuy, ỈMnd-Vehicle Mems

ỈNS/GPS Positioning During GPS Signa! Blockage Periods, to be published in VNU

Journal of Science No 4, 2007.

Kết quá phuc vu thực tế

bàn từ PC-box Hệ thống này có thể phục vụ tốt cho việc dần đường các vật thể chuyển dộng trên mặt đất và đặc biệt thích hợp cho các vật thè bay với tốc độ không quá cao (cỡ vài trăm km/h).

BQP) để đưa hệ thống DĐQT đã xây dựng vào thừ nghiệm thực địa.

Két quả đào tạo

- Đã có 4 sinh vicn báo vệ khoá luận tốt nghiệp 2 sinh vicn dang thực hiện khoá luận, 1 học viên cao học và 2 nghicn cứu sinh thực hiện nghiên cứu theo hướng

đề tài.

- Dã thu hút nhiều sinh viên tham gia nghiên cửu khoa học theo hưởng cua dề tài trong số đó 5 dinh viên đã được giải thướng về NCKỈI cấp trường và cấp bộ giải thưởng VIFOTECH.

Kết quả nâng cao tiềm lưc khoa hoc

- n ề tài đã góp phần nâng cấp trang thiết bị cho phòng thí nghiệm MHMS cua Bộ môn Vi cơ điện tử và Vi hẹ thống Sau khi đề tài kết thúc, các thiết bị này sẽ được khai thác tiếp cho phục vụ nghiên cứu và đào tạo.

- Đe tài đã tăng cường kiến thức cho các cán bộ của Bộ môn về các linh kiện MHMS sử dụng cho IMU và các kiến thức về xứ lý tín hiệu (dặc biệt vỏ hộ lọc nhiễu, bộ lọc tối ưu).

7

6 BÁO CÁO TỒNG KÉT

Hiện nay, các hoạt động của con người đòi hỏi về định vị và dẫn đường là vô cùng phong phú Vấn đề định vị và dẫn đường cho các vật thể chuyển động như máy bay tên lửa, ôtô tàu thuyền đã trở thành một nhu cầu hết sức cấp thiết trong rất nhiều lĩnh vực đời sống và an ninh quốc phòng Cho dến thời điềm hiện hiện tại đã có nhữn^

hệ thống dẫn đường vệ tinh được xây dựng như GPS cùa Mỹ, GALII.F-0 cua Châu Âu ở nước ta, các thiết bị dần đường, dịch vụ vệ tinh và các thiết bị dẫn đường khác dùng cho các phương tiện chuyển động đều là các thiết bị nhập ngoại hoàn loàn Tuy nhiên, khi sừ dụng các hệ thống này thi sự lệ thuộc vào nước ngoài là điều không tránh khỏi, hơn nữa có những sản phấm công nghệ quan trọng mà các nước đi trước không thể chuyển giao cho ta, hoặc giá thành của các sản phẩm chuyển giao là rất lớn Chính

vì nguyên nhân đó mà nước ta cần có sự nghiên cứu độc lập về hệ thống dẫn đườne đế phục vụ cho lợi ích quôc gia cũng như xà hội, giúp cho chúng ta vừa có thế nẩm vừng bàn chất của công nghệ, tận dụng ưu thế của nước đi sau và vừa tiết kiệm được ngàn sách của quốc gia.

Nghiên cứu về hệ thống dẫn đường quán tính INS (Inertial Navigation System) tích hụrp GPS (Global Positioning System) cho các vật thê chuycn chuyến dộng vì the là một vấn đề cần thiết cho nước ta và có ý nehĩa khoa học cône nghệ cao.

Dề tài nghiên cứu trọng điểm do Đại học Quốc gia ỉlà-nội tài trợ với mã số QGTĐ-D5-09 đã được phê duyệt cho phép triển khai thực hiện với những mục tiêu kể trên Trong quá trình thực hiện đề tài, các cán bộ đã phổi hợp chặt chẽ với Viện Tên lứa thuộc trung tâm KHKT và CNQS BQP và đã nhận được sự giúp đờ tận tình về nhiều mặt.

6.2 Teng quan về các vấn đề nghiên cửu

Thời tihiợng cổ người ta định vị bàng cách đánh dấu lên thân cây vách hang Sau này con ngư?i dựa vào vị trí các vì sao đế định vị đặc biệt là cho các chuyên di Ircn bicn Vào thế kỳ 17 nhu cẩu định vị dẫn đường trở ncn bức thiết khi các cường quốc dua nhau xân lấn thuộc địa và tranh chấp nhau trên biển Vào thời đó bài loán xác định vĩ

độ đã (đvợc giải quyết nhưng bài toán xác định kinh độ lại gần như vô vọng.

Sau này nhờ sự tiến bộ cúa khoa học mà hệ thong định vị toàn cau bang vệ tinh (GPS)

đã xuằt ũện Lúc đầu GPS chi được phát triển cho các mục đích quân sự nhưng ngày nay đãi cược sử dụng rộng rãi trong các mục đích dân sự như quản lý và đicu hành xc taxi, thián hiểm, hàng hải Tuy nhiên GPS lại có những nhược điếm khó khẳc phục khi

triển khai thực tế (như không the chỉ thị góc chúc và góc nghiêng của các vậi thê chuyển động, bị nhiễu bới thời tiết và các chướng ngại vật), ngoài ra tần số cập nhật cúa GPS là 1 Hz hiện nay đã trở nên quá chậm so với các phương tiện chuyên động hiện đại với vận tốc cao Một điểm quan trọng nữa là GPS được phát triển bởi Mỹ nên

sự lệ thuộc là không tránh khỏi Vì những lí do đó trong các thiết bị chuyển động hiện

đại (ôtô, máy bay, tên lứa) người ta lắp thêm một hệ thonọ, dan đirờnẹ độc lập khác Một trong những hệ thống định vị - dẫn đườna loại này là hệ thonẹ don dicờno quán

tinh (INS) Dày là một hệ thống có khả năng hoạt động độc lập cho phcp xác dinh vị tri, vận tốc và tư thế (các góc định hướng) cua vật thẻ một cách liên tục Tuy nhicn hệ

thống này lại gặp những lỗi nghiêm trọng do hiện tượng trôi của các cảm biến gia tốc

và vận tốc góc Đe khắc phục các nhược điểm của cả hai hệ thống GPS và INS, và tận dụng các ưu điểm của chúng, người ta thường kếl nối INS với GPS để sứ dụng GPS hồ trợ cho INS, dùng GPS điều chỉnh cho INS sau một khoảng thời gian nhất định Dc thực hiện mục đích này, phải phát triển một phần mềm xử lí tín hiệu mà trái tim là bộ lọc Kalman để ước lượng lỗi của INS thông qua thông tin từ GPS nhằm cập nhật vị trí vật thể một cách chính xác hơn.

Hệ thốnẹ dẫn dưỏnẹ kết hợp INS/GPS có những ưu đicm vượt trội vổ tốc dộ xứ lý và

kích thước so với các hệ thống trước đó Với sự phát triển mạnh me của cỏna, nghệ vi điện tử và vi cơ điện tử (MEMS) như hiện nay thì các cảm biến và chip cua các hệ GPS và INS có thể được tích hợp trên một bản mạch nhỏ và các hệ kết hợp 1NS/GPS này có thể được xây dựng với độ chính xác rất cao, kích thước nhỏ và giá thành thâp Hiện nay ở nước ta, nhu cầu về các hệ thống dẫn đường là rất lớn ví dụ như trong các ứng dung về giao thông vận tải, các hệ thống bay trong quân sự các ứng dụng về kicm soát môi trường và điều khiển lự động Tuy nhiên việc nghiên cứu đê chu dộng chè tạo các hệ thống dẫn đường chưa được quan tâm nhiều Các hệ thống nhập lừ nước ngoài giá thành thường cao và người sử dụng không can thiệp được vào hệ thống nên không thể mở rộng tính năng của chúng theo ý muốn Vì vậy đồ tài này đã được đăng

kí với mục đích làm chủ kỹ thuật dần đường đế tiến tới ứng dụng chúng trong các ycu cẩu cụ thể ở Việt Nam Việc triển khai thực hiện đề tài cũng sẽ lạo điều kiện cho các cán bộ khoa học tiếp cận những vấn đề nghiên cứu có tính thời sự và hiện dại cứa giới khoa học quốc tế, lìm khả năng ứng dụng trong thực tiền nước ta Nó cũng tạo diều kiện tẽng cường năng lực nghiên cứu cho cơ sở tham gia đề tài Đồng thời, việc thực

hiện đé tài cũng góp phần quan trọng vào việc đào tạo sinh viên đại học và sau đại học

về ngh ên cứu khoa học theo hướng này.

ọ

6.3 IVU'C tiêu v à n ội d u n g n g h iê n cứu của đề tài

Để tài ỉặư ra các mục tiêu cụ thê sau:

- A m chủ việc tích hợp hệ thống và phần mềm hệ thống dẫn đườne quán tính

HTDĐQT) có hiệu chỉnh bang tín hiệu bên ngoài (GPS, la bàn từ ).

- ' hiết kê chc tạo 01 mẫu hệ thông dẫn dường quán tính phục vụ cho phươP.e tiện (huyen động (ở đây là ôtô).

- ' ập trung đội ngũ nghiên c ứ u và phát trien hệ thống ứng dụng IỈTDĐQT trong (ông nghiệp, giao thông và quốc phòng.

Dể đạl lược các mục tiêu trên, tập thể nghiên cứu của đề tài đã thực hiện các nội duna nghiên :ứu được trình bày cụ thể trong các mục dưới đây.

6.3.ỉ Các nghiên cứu về thuật toán dẫn đưòng

Hiện ngy có hai cấu trúc dẫn đường quán tính tiêu biểu nhàm xác định các góc ơlc từ

các cản biến vận tốc góc là cẩu trúc gán chặt (strapdown) và cáu trúc nôi (ẹimhle)

Cấu trú: gắn chặt hiện được sử dụng rộng rãi hơn trong đó các cám hiến eia tốc và vận tôcgóc được gắn chặt vào vật thể bay.

Trong còng trình này, nhóm nghiên cứu đã thực hiện trên thuật toán dẫn đường kiêu

gắn chậ (Strapdown Inertial Navigation Svstem - SINS) Thuật toán được xây dựng

dựa trên khối tổ hợp cảm biến vi cơ điện tử (MEMS) gồm 3 cảm bien gia lốc và 3 cám biến vậr tốc góc.

Ba cambien vận tốc góc cùa hệ thống INS cho phép xác định vận tốc góc nghicng góc chú: và góc hướng trong hệ toạ độ vật thể bay (xem hình 1 và hình 2) Ba cảm biến giatốc cho phép xác định gia tốc theo ha trục cùa hệ toạ độ vật thể bay này Các giá trị ga tốc thu được từ các cảm biến gia tốc được hiệu chỉnh với vận tốc quay của trái đất /à gia tốc trọng trường nhờ thuật toán dẫn đường nham xác định vị trí và vận tốc chính xác của vật thể.

10

Hình I: Hệ trục toụ độ dẫn đườìig

ày

Hình 2: Định nghĩa các góc nghiêng, chúc vù hưóvg trong hệ loụ độ gan liền với vật ilìê

Thự tế thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và hiện trường cho thấy thuật toán hoàn toàníủ độ tin cậy cần thiết.

Cáccết quả cùa thuật toán được trình bày chi tiết trong phần phụ lục 7.1.1 "Nghiên cứu 'ề thuậl toán dần đường”.

6.3.2 Xác định sai sổ của bộ đo dạc quán tính (ỈMU)

Như:rên đà nói trong phương pháp DĐQT người ta sử dụng các cám biên gia tôc và vận ốc góc Chúng dược tích hợp với các vi mạch thu nhận và phân tích tín hiệu dc tạo

thàni một khối gọi ià bộ đo đạc quán tính (ÍMU) Ngày nay với sự phái triển mạnh

mẽcúa công nghệ vi cơ điện tứ (MIÌMS) các cám biến này ngày càng nho gọn giá thàih hạ và chất lưựng cao Tuy nhiên, một vấn đề chưa khắc phục được khi sư dụng

là đ) trôi của các cám biến gia tốc và vận tốc góc gây nên các sai số về vị trí vận tốc cùavật thể chuyển động Người ta phân loại các sai số cùa các cảm biến này thành hai loại sai số ngẫu nhiên và sai số tất định.

Việ: xử lý sai so tát định có the thực hiện dễ dàns, hơn khi chúng ta đã xác định một cáci định lượng được các loại sai số này băng việc căn chuấn thiết bị Đế loại bó sai so

ngai nhiên chúng ta phải sử dụng bộ lọc tối ưu ví dụ như bộ lọc Kalman, song cũng rất

cần phải xác định được các thông so rtäw irưng của các loại sai số ngầu nhicn này Ching tôi sử dụng phương phár pnản tích mậl độ phố công suất (PSD) và phương phá) phân tích phương sa* ulan để xác định các sai số ngẫu nhiên cua bộ đo đạc quán tính thương mại loạ' vlICRO-ISU BP3010 Sự kết hợp của cả hai phương pháp này trèncùng tập dfr lệu thu được sẽ cho phép đặc trưng hoá chính xác nhất các sai số của khố IMU.

Cácket quả phân tích nói trên sẽ được sử dụng như các thông số thiết lập cho bộ lọc Kalnan dùng trong hệ thống tích hợp INS/GPS.

Các kết quả cúa thuật toán được trình bày trong phần phụ lục 7.1.2 "Nghicn cứu xác địnl các sai số của bộ đo đạc quán tính".

6.3.5 Tích hợp hệ thống INS và GPS sử dụng bộ lọc Kalman

Nhi trôn đã nói, hệ thống dẫn đườne quán tính INS có hai ưu điếm nổi bật khi so sánh với các hệ thốne dẫn đường khác là khả năng hoạt động tự trị và độ chính xác cao tron? những khoảng thời gian ngẳn Lỗi nghiêm trọng nhất cứa hệ thống INS là hiện tượig trôi tín hiệu do các cảm biến quán tính gây ra Chính vì thố trong những ứng dụn' thời gian dài thì hệ thống INS cần phải sử dụng cùng với các hệ thống hỗ trợ khái như hệ thống dẫn đường vô tuyển (Loran, Omega và Tacan), hệ thống dẫn đường

vệ tnh (GPS GI.ONASS và Transit), JTIDS DME Các hệ thống này hoạt động ồn

địnl theo Ihời gian và vì thế có thể đóng vai trò hỗ trợ cho hệ dẫn đường INS sự kết

hợpGPS và ỈNS sứ dụng trong để tài này được xem là cách kết hợp lý tướng nhất vì

hai lệ thống này có khả năng bù trừ nhau hiệu quà.

Tráitim của hệ thống tích hợp kết hợp INS và GPS là bộ lọc tối ưu Kalman |5| Thuật

toár Kalman được biểu diễn trên hình 3.

Kt - H ‘ẩ' /7t /;.'//,r -Á'f»

C ạ p n h ậ t g u trỊ ư o c lu ơ n g -i L « k .4 í - .

//?rt/7 3: Thuật toán Kalmun

Bộ lọc Kalman là bộ lọc sô nhiều lôi vào và nhiêu lối ra cho phcp ước lượng tối ưu các trạng thái của hệ thống theo thời gian thực khi các đầu vào bị nhiễu tác dộne Các trạng thái của hệ thống bao gồm: các lỗi vận tốc trên hệ toạ độ dẫn đường (eVN e V | , eVu), độ trôi của các con quay vi cơ (GBX Gby, GBZ) và các lỗi góc nghiêng (Tn Tc) Tín hiệu từ GPS được dùng để ước lượng các lỗi trong INS và triệt thoái các nhiễu này tối da Vì thế người ta gọi đây là hộ thống tích hợp kiểu GPS hỗ trợ INS (viết tát là

Có hai cẩu trúc GPS hồ trợ INS là cấu trúc theo kiêu vòng mở (hav cấu trúc

Feedforward) và kiêu vòng kín (hay cẩu trúc Feedback) như mô tả trong hình 8 và 9

Cấu trúc vòng mở cho phép thực thi dễ dàng hơn nhưng cấu trúc vòng kín lại cho kêt

hiệr trong môi trường MATLAB cho thầy các căn chuấn, lắp đặt đã đàm báo chất lượng của cấu trúc này khá tốt cấu trúc Kalman cho ta một hệ thống tích hợp chát lượig tốt hơn hản so với cấu trúc INS hay GPS khi hoạt động một mình Độ chính xác cùa hệ thống còn có thể cái thiện hơn nữa nếu chúng ta mớ rộng số trạng thái cần ước lượng Tuy nhiên cũng cần lưu ý tính khả thi cùa hệ thống ihời gian thực khi độ phức tạp ;ủa hệ thống bị tăng lên do việc mở rộna số trạng thái hệ thống này.

Các kết quả nghiên cứu chi tiết của vấn đề dược trình bày trong phụ lục 7.1.3

Hệ hống dẫn đường tích hợp đã được xây dựng sau khi nghiên cứu kĩ tính năng của từnị bộ phận riêng rẽ và thực hiện ghép nối chúng theo chương trình SIMULINK chạy trên phần mềm MATLAB Sơ đồ khối và ảnh chụp của hệ thống được mô tả trên hình

6.a 'à 6.b Trong hệ thống này thì IMU là loại BP3010 GPS là HI204EÌ, la bàn từ là la

bàn có độ chính xác cao loại Fluxgate, và PC-box chuyên dụng loại ADVANTHCH do Viện tên lửa cho mượn.

Thông số đinh

vị vị tri, vận tốc, tư thế

Mộ hệ thống như vậy là một thiết bị dẫn đường hoạt dộng độc lập, có thể lăp đặt trcn nhiéu phương tiện chuyên dộng khác nhau.

Để thực hiện việc tích hợp như vậy cần viết chương trinh thời gian thực cho hệ sử

Bà toán xử lý thời gian thực là một bài toán phức tạp thực chất đó là hài toán quản lý tài nguyên phần cứng và tối ưu hoá phần mềm cỏng việc phái làm là đone thời thu thập dừ liệu từ GPS, INS, la bàn từ rồi thực hiện tính toán trên INS và thực hiện lọc Kalnan Lưu ý là hệ dẫn đường quán tính có tốc độ thu dữ liệu cùa GPS là 4800baud, tốc iộ dừ liệu từ khối IMƯ là 38400 baud và tốc dộ truyền khung INS 64Hz thì việc thu hập dữ liệu và xử lý cũng là một thách thức lớn Chúng tôi đã thực hiện quá trình chạ-' thử chương trinh này trong phòng thí nghiệm nhiều lần và sau mồi lân chương, trình được cải tiến để sửa các lồi và tìm chế độ tối ưu Giao diện của chương trinh trinh bày trèn hình 7.

Các kết quả nghiên cứu chi tiết cúa vấn đề được trình bày trong phụ lục 7.1.4

l ỉ ì n h 7 (H a o d iệ n chưam g tr ìn h D D Ọ T

6.3.f Thử nghiệm hệ ỉhống DĐỌT thực địa

Đe thực hiện thứ nghiệm trên các quỹ đạo ngoài phòng thí nghiệm thi hộ thông DDQT dưự( lắp đặt trên một ôtô Xe chạy trên một sổ quãng đường khác nhau trong khoáng thời gian khá dài có những quỳ đạo chạy trong khoảng thời gian gần 40 phút Trước lúc >uất phát ôtô ở trạng thái nố máy đứng ycn trong khoảng 100 s Thao tác này cho

la tập dữ liệu tất dịnh phục vụ cho việc căn ehuar) và chính vị trí cua INS.

Tốc Jộ cập nhậl từ các cám biến quán tính là 64 Hz, từ GPS là 1 11/ và từ lọc Kalman

là 2 ỉ? nhằm thu dược kết quả có độ chính xác cao hơn Tại những thời dicm bộ lọc

K.alrran hoạt động không có tín hiệu GPS thì chúng ta phải dự doán các trạng thái lỗi

sứ dụng dữ liệu đo được gần nhất của GPS (tức là coi GPS là không dối trong siiôt ] giây) Thao tác này sẽ càng hữu ích trong những tình huống đột ngột mất tin hiệu từ

G PS.

Hình 8 là một quỹ đạo thử nghiệm với chiều dài khoảng 8 km trong thành phố Hình 9

và 10 là kết quả so sánh vận tốc của GPS (đường đứt nét) và ỈITDĐỌT (dườne liền nét) theo hướng ĐÔH 2 , và hướng Bẩc trên hệ trục toạ độ dẫn đường Từ kết qua ta thấy

sự theo bám rất sát cúa vận tốc HTDĐQT theo vận lốc GPS.

Như trên đã nói, HTDĐQT có thể hoạt động ở cả hai chế độ vòng kín và vòng mở Hình 1 1 là so sánh quỹ đạo của HTDĐQT vòng mở (đường liền nét) với GPS (đường đứt nét) Nhận xét là quỹ đạo của chúng bám khá sát nhau Lưu V ràng tốc độ cập nhật cùa quỹ đạo GPS là ỉ Hz, tốc độ cập nhật của IITDDQT là 64 II/ Hình 12 là kết qua

so sánh quỹ đạo của HTDĐQT vòng kín (đường liền nét) với GPS (đường đứt nét) Dỗ thấy rằng trong tình huống có tín hiệu GPS thì chất lượng của hệ vòng kín là tốt hơn hệ vòng mớ.

Hình 8: MỘI quỹ đạo thực hiện trên thực dịu

16

Hình 9: So sánh vận tốc theo hướng Đông khi vật thê chạy theo quv đạo thin: lề

Hình 10: So sánh vận tóc theo hướng Băc khi vật thê chạy theo quỹ đạo thực tê

17

ITtnh I ỉ: So sánh quỹ đạo cúu HTDĐỌT vòng mơ vù ÍÌPS

Hình 12: So sánh quỹ đạo cua HTDDỌT vòng kin VCI CiPS

Troig những tình huống đặc biệt khi chúng ta phai loại bó tín hiệu từ GPS hoặc khi mấttín hiệu từ GPS, để đảm bảo các sai lỗi về vận tốc, vị trí là nhở nhất thì HTDĐQT đưọ- hoạt động dựa trên sự chuyển đối tự động giữa hai cấu trúc vòng kín và vòng mờ

Cụ nể khi HTDĐQT mất tín hiệu GPS thi sẽ hoạt động trên cấu trúc vòng mờ, còn khi tín liệu GPS không bị mất thì hệ thống sẽ chuyển sang cơ chế vòng kín Hình 13 là kết

18

quả cùa một tình huống như vậy: tín hiệu GPS bị mất trong khoảng thời gian 70s (từ giâ\ thứ 400 tới 470) Sự kết hợp cấu trúc vòng kín vòng mở cho ta sai số rất nhò là 20

Hỉìni 13: So sánh quỹ đạo cua HTDĐQT vòng kín và GPS trong trường hựp tín hiệu GPS bị mui trong

70.S

Hììni 14 !à kết quả so sánh vận tốc của GPS (đường đứl nct) và HTDDỌT (dường liền né:t)theo hướng Đông và hướng Bắc trên hệ trục toạ độ dẫn đường trong trường hợp tím Hệu GPS bị mất trong khoảng thời gian 70s.

time (s)

(a)

19

time (,)

(b)

Hình 14: So sánh VỘI1 foc rheo hm'rrig Đòng (a) Ví) iheo hưửng Bac (b) cua HTDDQT vù (iPS Irong

I r u t n i g hợp tín hiệu (ÌPS bị mû! Irong mội khoung ihời ịỉian

Hình 15 là kết quả đo góc chúc và góc nghiêng cua vật thể trên quỹ dạo chuycn động Trên đồ thị còn cho phép chỉ rõ khoảng thời gian 30s mà xe đứng yên khi gặp đòn tín hiệu giao thông.

15

- R O L L

time (s) (a)

20

tra ôn đôc và giám sát mội cách có hiệu quả Trong quá trình thực hiện dc lài các cán b'ộ hủ trọng về các kiến thức lí thuyết lẫn các kiến thức thực nghiộm dặc biệt lưu ý khínăng ứng dụng Ihực tiền cúa đề tài Các kết quả nghiên cứu chúng được công bố trêicác Hội nghị khoa học và các tạp chí chuyên ngành trong và ngoài nước.

Tie độ thực hiện đề tài chủ yếu được thực hiện từ tháng 9 năm 2005 đến tháng 9 năm 2'00 (tổng cộng 24 ĩháng) Tuy nhiên để hoàn tất nội dung các báo cáo kinh phí và klho học, chủ trì đê tài đã được ĐHQG cho phép kéo dài thời hạn báo cáo đên hết năm 2(0C.

6 5 K ế t q u ả n g h iê n c ử u

1 'rân Đức Tân, Vũ Ngọc Hùng, Nguyền Thãng Long, Nguyễn Phú Thuỳ, Nghiên

cúnthiết kế và mỏ phòng cám biển gia toe áp điện trở có độ nhạv cao Hội nghị toàn

qiuc lần thứ 3 về cơ điện tử VCM2006, Hà Nội 12/10/2006 tr 161-167.

2 ran Đuc Tan, Huynh Huu Tuc, Nguyen Thang Long, Nguyen P h u Thuy Nguycn

V ai Chuc, Designing Kalman Filters fo r Integration o f Inertial Navigation System

ancGlobal Positioning System, proceedings of The 10th Biennial Vietnam Conference

om ¡adió «fe Electronics, REV-2006 Hanoi, November 6-7 2006 pp.226-230.

3 LM Ha, T D Tan, N T Long N D Due, N p Thuy Errors Determination o f the

MEAS IMU, VNƯ Journal of Science, Mathematíc-Physics, T.22 No 4 2006 pp

6-12.

4 '] D Tan, I M Ha, N T Long, H H Fue, N p Thuy Feedforward Structure o f

Kidtian Filters fo r Low Cost Navigation, International Symposium on Klcctrical-

Hllcironics Engineering (ISHK2007), Oct 24-25 2007 HoChiMinh City Vietnam, pp

1 - 6

5.TD Tan, L M Ha, N T Long N D Due, N p Thuy, integration o f Inertial

Nia^ation System and Global Positioning System: Performance Analysis and Mfecurements, International Conference on Intelligence and Advanced Systems

1CI.S2007, 25th - 28th November 2007 KL Convention Center, Kuala Lumpur, Mla.ysia.

ỈMS3PS Positioning During GPS Signal Blockage Periods, to be published VNU

Jouial of Science,No 4, 2007.

6,5.2 Kết quả đào tạo của đề tài

Dề tài đã thu hút dược sự tham gia của nhiều sinh viên trong khoa ĐTVT có ánh hướng rất tốt đến phong trào nghiên cứu khoa học và đào tạo của sinh viên.

Đến nay đã có 4 sinh viên hoàn thành khoá luận tốt nghiệp cứ nhân, có ! thạc SV và 2 nghiên cứu sinh đang thực hiện các luận án theo hướng cúa đề tài Một số lượng đáng

kế sinh viên các năm thứ ba và thứ tư đã tham gia nghiên cứu khoa học có kết qua theo hirớng của đề tài QGTĐ-05-09, trong đó có một công trình dạt giai nhất sinh vicn NCK.H cấp trường DHCN năm 2007, giải Ba sinh viên NCK.H của Bộ giáo dục và đào lạo 2007 và giải Ba VIFOTECH 2007 về vấn đề trong khuôn khổ đề tài.

Danh mục các khoó luận, luận văn và các công trình nghiên cúu khoa học cua sinh viên trong khuôn khô đề tài QGTĐ-05-09

Vương Đạo Nghệ (K46) Hoàng Đức Giang (K47) Đặng Cao Sơn (K47)

Đã bảo vệ

Phạm Vãn Hai (K50ĐB)

Nghiên cứu sinh

Vương Đạo Nghệ Trần Đức Tân

Vương Đạo Nghệ (K46) Giải nhì NCKH trường ĐHCN 2005

VIPOTHCII 2007 Dương Quốc Huy (K50ĐB)

Phạm Văn Hai (K50ĐB)

Đang thực hiện

6.S.3 Kết quả ứng dụng của đề tài

Xây dựng một hệ thống dẫn đường quán tính tích hợp gồm ỈMU, GPS la bàn từ, PC- box Hệ thống này có thể phục vụ tốt cho việc dẫn đường cho các vật thể chuyển động trcn mặt đất và dặc biộl thích hợp cho các vật thể bay với tốc độ khône quá cao (cỡ vài trăm km/h).

Kết hợp với một đơn vị bên ngoài (Trung tâm Khoa học Kỹ thuật ('ông nghệ Quân sự, BQP) đua hệ thống DĐQT đã xây dựng vào thử nghiệm thực địa.

Các kết quả căn chuẩn, đánh giá nhiễu, sai số cúa các thiết bị và các kct qua thư nghiệm thực địa của hệ thống, dẫn đường quán tính của đc tài được tổng két trong bang 1:

Bảng 1 : So sánh các thông số của hệ DĐỌT INS/GPS của đề tài đã xây dựng với với các chỉ tiêu ban đầu đặt ra khi đăng ký đề tài.

2500 m trona thời gian 400 s (Vmax

330 m/s)

2300 in trong thời eian 40Ü s (Vmax 330 m/s)

6.7 Kết luin và kiến nghị

Có thể tổng lết thành công của tập thể đề tài ở những điểm sau :

1 Thực hiệnviệc căn chuẩn, đánh giá nhiễu và sai số cứa bộ IMIJ BP3010.

2 Viết thuật toán xử lí tín hiệu cho hệ thống tích hợp INS/GPS dựa trên cơ sớ bộ lọc tối ưu Kalmai và chạy thử trong phần mềm MATLAB để tìm chế độ tối ưu.

3 Xây dựngmột hệ thống dẫn đường quán tính tích hợp bao gồm IMU GPS la hàn từ PC-box Hệ :ó thể hoạt động độc lập.

4 Xây dựngshần mềm thời gian thực cho hệ thống.

5 Thử nghien thực địa, đánh giá sai số khẳng định và các tính năng của hệ và chứng minh các tim năng đó đáp ứng các yêu cầu đề ra.

lỉệ thống D)QT được xây dựng cỏ thể phục vụ tốt cho việc dẫn đường các vật thể chuyển dộnị trên mặt đất và đặc biệt thích hợp cho các vật thế bay với tốc độ không quá cao (cỡ 'ài trăm km/h).

Trong thời gan tới, trên cơ sở kết quả của đề tài, Bộ môn vi cơ điện tứ và vi hệ thông

sẽ cố gắng đ'a sàn phám vào thực tiễn (giao thông vận tải, sản xuât).

25

Đe nâng cao tính năng hoạt động và hạ giá thành hơn nữa, các phương hướng nghiên

cún tiếp theo dây có thể được tính đến tuỳ theo từng bài toán cụ thế:

- Tích hợp các thict bị thương mại với tính năng cao hơn (IMIJ chất lượns cao DGPS, các vi mạch xử lí tín hiệu I PGA ) đế dược một hộ DĐQT hoạt động chính xác hơn.

- Tự ỉẩp ráp các phần cứng chính của thiết bị, đặc biệi là IMU, GPS ia bàn từ các linh kiện riêng lẻ để hạ giá thành sàn phấm.

Nhóm nghiên cứu rất mong được tạo điều kiện đế có Ihế mở rộng hướna nehièn cứu này bởi vai trò và ý nghĩa thực tiễn cùa đề tài là rất lớn.

Lời cảm ơn

Các thành viên đề tài bày tỏ lòng cám ơn chân thành tới lãnh đạo Đ1IQGIIN dã quan làm động viên và lài Irợ cho đề tài tới Viện Tên lưa thuộc Trung tâm Khoa học Kỹ thuật và Công ne.hệ Quân sự - BQP về sự hợp tác chặt chẽ và giúp dỡ nhiệt tình cho các cán bộ của đề tài tới lãnh đạo ĐHCN và các cán bộ cùa Khoa ĐTVT đặc biệt là

GS Huỳnh Hữu Tuệ và PGS Trần Ọuang Vinh về sự quan tâm cổ vũ và giúp đỡ cho

đề tài.

6.8 Tài liệu tham khảo

11 | Vikas Kumar N Integration o f Inertial Navigation System and Global Positioning

System Using Kalman Filtering, M.Tech Dissertation, Indian Institute Of Technology

Bombav, July 2004.

[2] Oleg S Salychev Applied Inertial Navigation: Problems and Solutions, BMSTU

Press, Moscow Russia 2004.

|3| Georey J Bulmcr, In MICRO-1SU BP3010 An OHM Miniature Hybrid 6 Dcerces- Of-Freeiom Inertial Sensor Unit Gyro Symposium Stuttgart J6th-17Ih September 2003.

[4], Petỉr S Maybeck Stochastic models, estimation, and control Academic Press,

Vol 1 994.

15] Waig, J., l.ec, U.K., Rizos, c GPS/INS Integration : A Performance Sensitivity

A n a l y s t University of New South Wales, Sydney 2003.

[6], Haying Hou, Modeling inertial sensors errors using Allan variance IJCKGH

reports lumber 20201, Master's thesis University of Calgary, September 2004.

[7], wwv.globalpositioningsystems.co.uk

26

[8], www.bec-nav.de.

[9], Gyro, Accelerometer Panel of the IF.I-H Aerospace, and Klectronic Systems

instrumentation, data acquisition and analysis In IEEE Std Working Draft P1554/DI4.

[10] Niklas Hjortsmarker, Master’s Thesis: Experimental system for validating GPS/INS Integation Algorithms, Luea University of Technology, 2005.

Hà Nội, ngày 15 tháng 12 nãm 2007

27

7 PHỤ LỤC

Mục lục

7.1 Các kết quả nghiên cứu chi tiết của đề tài

7.1.1 Nghiên cứu về thuật toán dẫn đường

7.1.2 Nghiên cứu, xác định sai số của bộ đo đạc quán tính

7.1.3 Nghiên cứu tích hợp hệ thống INS và GPS sử dụng bộ lọc Kalman 7.1.4.v ề việc xây dựng thời gian thực

7.2 Báo cáo tóm tắt

7.3 Bản sao các bài báo, báo cáo khoa học đã công bố

7.4 Bản sao đề cương và hợp đồng

7.5 Phiếu tóm tắt kết quả nghiên cứu

7.6 Phiêu đăng ký kết quả nghiên cứu khoa học

Q G T Đ 05-09

7.1 Các kết quả nghiên cứu chi tiết của đề tài

7.1.1 Nghiên cứu về thuật toán dẫn đường

Thuật toán Salychev

Toàn bộ thuật toán chia làm hai phần Phần thứ nhất là xứ lý thông tin cua cam biến gia tốc Phần thứ hai là xử lý thông tin cua cam biến vận tốc góc [2], Bộ dừ liệu của các cảm biến gia tôc được sừ dụng cho việc tính toán độ lệch cám biến vận tốc góc lỗi tý

lệ và lồi khời tạo Sau khi bù lồi thi ta có thế tính độ tăng gia tốc theo công thức:

(1.1)

* t

Với:

xh,y h,z h - Hệ tọa độ gắn liền.

Các quá trình tương tự được sư dụng cho bộ dữ liệu thu từ cám bien vận tốc góc ơ đây, trước hết tất cả các lỗi độ lệch, lỗi tý lệ và lỗi khởi tạo đều đã được bù trừ Độ tăng gia tốc

có thể được tính theo công thức:

**1

ơ đây: cưíh h là đầu ra cua cảm biến vận tốc góc.

Thông thướng ihì tốc độ bộ dữ liệu ra từ các cam biến gia tốc và cám biến vận tốc góc có tần số khá cao, có thể từ 100Hz đến 600Hz trong khi các ứng dụng thực tế thì lại không cần tần số cao như vậy mà chỉ vào khoáng 40-601 ỉz nể có thể giảm tần số khune dữ liệu, cần sử dụng bộ tiền tích phân cho các dữ liệu từ cảm biến gia tốc và cám biến vận lốc góc

Ví dụ một bộ tien tích phân của cám biến gia tốc Gia tốc đối tượng tuyệt đối có thê được viết dưới dạng công thức lực Coriolis:

dV

cừ ' dt

là đạo hàm tỏng thò của vector vận tốc tuyệt dối trong hệ tọa dộ quán tính,

là đạo hàm từng phần cua vector vận tốc luyệt dôi trong hộ tọa độ gan liền

ũ)h vân tốc góc tuyệt đối trong hệ tọa độ găn liên.

với điều kiện ban dầu ^ Wih ■ ■ ^ - 0:

Quá trinh trên diễn ra trong một số bước (ớ đây là 8 bước) Tích phàn iheo phưưng pháp như vậy một cách văn hoa thi được gọi là bù lồi vận tốc ( sculling compensation).

Sau quá trình bù lồi vận tốc ta có thể tính được độ tăng vận tốc trong hệ tọa độ găn liền như sau:

Q G T Đ 05-09

Bước tiêp theo cua thuật toán dẫn đường vê cơ ban là xác định ma trận chuyên đôi giữi hệ tọa độ cấp địa phương và hệ tọa độ gắn liền Ớ đây, ta cần phai sư dụng phương trim Poisson Nhưng đối với một hệ thống thực tế thi cần phái sứ dụng đến kỹ thuậi tính quaemion Đối với thuật toán cấp địa phương thì quá trình quaternion gồm có hai bước Bước đầu tiên là xác định quaternion giữa hệ tọa độ gấn liền và hệ tọa dộ cấp địa phirrng với điêu kiện là hệ tọa độ câp địa phương không thay đỏi vị trí tronc suỏt khoang thờ gian lấy mẫu cuối cùng trước dó Điều này có nghĩa là hệ lọa độ cấp địa phương có thể íược xem xét như mộl hệ quy chiếu quán tính trong suối một mẫu Phươne trình quaernion chuyên đỏi từ một hệ quy chiếu không quá tính (hệ tọa độ gắn lien) sang hệ quy^hiếu quán tính có dạng như sau:

Ở đ;y:

O' à quaternion sau

ọ r li quaternion trước.

AẢ - AA0 (- A / ự 4 AÁ? ị + A Ẫ,k

Quaernion cùa một phép quay nhò dược thỏ hiện dưới dạng các vector quay như sau.

Với:

ầm' - A/Wu + Artìịi + Am2j + Am yk

Ọ G T Đ 05-09

là quaternion của giá trị quay nho giữa hệ tọa độ dịnh vị và hệ tọa độ quán tính Điều này cũng có thể được mô ta băng các vector quay giữa các hộ tọa độ này Vector quay trong trường hợp này đuợc trinh bày dưới dạng phương trình vi phân như sau:

õ - ã) -t -Ị- d> X ¿ỹ' 4- - ("cị> X O X (õ )

với cò là vận tôc góc quay giữa hai khung.

Do đó ầ m ’ có thè được mô ta như sau.

với (0^(0 Ị .cư là hình chiếu cua vận tốc góc tuyệt đối Irong hệ lọa độ cấp địa phương

h\y chu kỳ lấy mẫu.

Quá trình được xem xét ở trên có dạng hồi quy và đầu ra cua phương trình (1.6) là lối vào cùa phương trình ( 1.5) đối với mẫu tiếp theo.

Việc phân chia tính loán quaternion ra làm hai bước là có lý do cụ thề Thật vậy, phương trình ( 1.5) mô tá việc chuyến đôi giữa hệ tọa độ gấn liền và hệ tọa độ quán tính có thê được coi như là một chuyển động quay nhanh Các góc giữa các hệ tọa độ này có thề

có một giá khá lớn Ngược lại chuyen đổi giữa hệ tọa độ quán tính và hệ tọa dộ cấp địa phương có thể được coi là một chuyển động quay chậm Rõ ràng rằng việc lính toán quaternion trong một công thức dẫn đến việc cộng eộp hai vận tổc góc có giá trị khác nhau Vận tốc góc này có bậc lớn gấp ba lần hoặc bốn lần so với vận lốc góc kia dieu này dẫn đếr lỗi khi máy tính tính toán Hơn nữa việc phân chia các bước tính loán như vậy nhằm mục đích dưa ra lời giái thích mang tính vật lý rõ ràng cho việc mô phong trên máy tính Cu thể, phương trinh đầu tiên (1.5) đưa ra sự mô phỏng của không gian ôn định (không điều khiển được) Phương trinh thứ hai phán ánh sự điều khiển cua không gian ồn định vói mục đính đồng nhất nó với hệ tọa độ cấp địa phương và A m - quaternion có thê

được xtt như là việc tính ảnh cùa mô men quay cúa cam biến vận tốc góc.

4

Q G T Đ 05-09

Phưcmg trình quaternion (1.5) và (1.6) được viết lại dưới dạng nhân ma trận như

<ỉo ' A / l 0 - AẰ , - A/Ì-, A Ả 1 </«

Dê làm rõ phương trình quaterion (1.5) cân phái tính độ lăng cua vector quay A0>

rừ phương trình sai phân góc quay ta có:

Thành phần thứ hai được xcm như là ‘‘chỉnh lỗi góc" (coining corection) phán ánh

răng về cơ bán vector O không trùng với vector ữ

Thuật toán khác trình bày phương thức chỉnh lồi góc dựa trên việc tính toán xấp xi

50 học cùa phương trinh (1.9) Thuật toán này gồm có 4 bước cụ thc như sau.

5

Q G T Đ 05-09

AO

t “ Ả J )

1=1 ị

Do đó thuật toán b ố n bước có thể sứ dụng cho vector quay Dề có thề hoà hợp

giữa tính toán góc và tính toán vận tốc với cùng một bước h \j - 8/7 y /, mồi a (ị) cần có 2 giã trị đo lân c ậ n với mầu thời gian lẫy mầu là h \ ỉ tức là

a ( i ) - a k(hXỊ) + ữ 1 '(/? ,,)

Sừ dụng các giá trị vector quay vừa xác định được có thế lính được quaternion :

AẢ AẨ0 f AẨị/ 4 AÀ? ị f A/Í.,A Với

Q G T Đ 05-09

y = *21 b v A 23 -V,

*7

b¡Ị = - sin (pcos / l sin E - sin Ả c o s e

b r — s i n Çi>sin ✓ỉ.sin £• 4 COS A C O S Í

H- là độ cao cúa vật the.

Hình chiếu cùa vận tốc góc tuyệt đối của hệ tọa độ cấp địa phương lên các trục cua

này thì cần sứ dụng phương trình Puasson.

Xét ma trận chuyên đôi từ hệ tọa độ cấp địa phương sang hệ tọa độ cô định tâm trái

đất: fí[ Phương trình Puasson dưới dạng ma trận như sau:

Q G T Đ 05-09

Với A cox ị

-0 0 Q

0 0 Q

Ql

- Q , 0

Lưu đồ thuât toán

Lưu đồ thuật toán Salychev được trinh bày trong hỉnh

dùng trong lưu đồ được nghi ở phần phụ lục.

và 1.2 Một số ký hiệu

10

V 1

rTính vận tốc

QCÌTD 05.09

7 1 2 Nghiên cứu, xác định sai số cua bộ đo đạc quán tính

K hôi [M U chịu anh h ư ơ n g cua hai loại sai số là sai s ố tất định và sai số ngầu nhiên.

1 Sai sổ tất định

Các loại sai sô tât định cua khối IM U g ồ m c ó độ lệch vận tốc g ó c đ ộ lệch gia toc, lồi ti lệ vận tốc g ó c lồi ti lệ gia tốc lỗi vị trí M ô hinh sai số dư ợ c m ô ta bơi côn a thức sail f 2 1 :

ơ đó Su1',S(ú' (i X y 7.) là các loại sai so cua cảm biến gia tố c và cam hiển vận tốc

g ó c Irong hộ tọa độ gắn liền vật thê.

a - dộ lệch cua các cam biến gia tốc lin/s'1 Ị

a n - lồi tý lệ cua các cam bien gia tốc Ikhông c ó thứ n e u v c n Ị

n :Ị - lỗi c h é o g ia tôc ( / /: / ) [ không c ó thứ n g u y ê n ]

ù ' - giá trị g ia tố c trong hệ tọa độ eẳn liền vật thế | m / s ?|

ß - độ lệch cua các cam biến vận tốc g ó c frad/s I

/?, - lỗi tỳ lộ cua các cam bien vận tốc e ó c Ịkhônạ c ó thứ n g u y ê n ]

/ìẳi -lồi c h é o vận tốc g ó c ( / / / ) ịk h ỏ n g có thứ neuycnỊ

ß nk -độ trôi cúa các cam biến vận tốc phụ thuộc v à o gia tốc, sai s ổ c h c o kep |m /s"|

(o' -giá trị vận lố c GÓC trong hệ lọa độ gấn liền với vật th e Ịrad/s].

Các sai số c h c o và sai số chéo kép đều rất nhó ncn đ ư ợ c hó qua V iệ c xác định các sai s ố tấl định c ỏ n lại s ẽ đ ư ợ c trinh bày dựa trên v iệ c căn chuân cam biến aia tốc và cảm biến vận tôc s ó c

QCÌTD 05.09

2 Sai sổ ngầu nhiên

C ó thê liệt kê c á c loại sai s o ngẫu nhiên chính tác dộng đến hộ thống dẫn dư ờng quán tính như sau:

Ỏ n l u ọ n g tứ : sinh ra khi c h u y c n tín hiệu tương tự sang d ạna số N g u y c n nhân cua của n ó là s ự sai k h á c g iữ a m ứ c lư ợ n g tư s ố và biên độ thật cua tín hiệu tương tự Có thẻ hạn c h ế ôn lư ợ n g tư b a n g các p h ư ơ n g pháp mã hỏa thay đỏi tần số lấy mẫu hoặc tăng thêm m ứ c l ư ợ n g tư.

Sai s ố trang : là n g u y ủ n nhân chính g â y ra lỗi ngẫu nhiên cùa các khôi IM U và c ó

c ô n g suât k h ô n g dô i trên toàn dai tần Bán chấl cua các lồi bước g ó c ngẫu nhiên (dối với cam biến vận toc a ó c ) và bư ớ c vận tốc ngẫu nghiên (dối với cam bien gia tốc) dồu xuất phát từ sai s ố trẩng.

loại sai s ố này tă n g t h e o hàm m ũ với kho ả n g tương quan thời gian dài Dối với cam bien vận tốc g ó c c ó b ư ớ c vận tốc g ó c ngẫu nhiên, dối với cam bien gia tốc có bước

g ia tốc ngầu nhiên.

Sai số rung : Sai s ố rung là loại sai s ố ơ tần s ố ihấp gây nên sự mất ổn định cua dộ lệch, n g u ồ n g ố c cu a loại sai s ô này là do các linh kiện điện tư nhạy với rung ngầu nhiên.

V iệ c x ư lý sai s ố tất định dc d àng hơn khi chúng ta dã xá c định m ột cách định

lư ợ n g đ ư ợ c cá c loại sai s ố này bàng v iệc căn chuấn thiết bị Đ c loại bó sai số ngẫu nhiên thì cần phai sir d ụ n g bộ lọc tôi ưu ví dụ như bộ lọc K alm an, s o n g c ũ n g rat cần phai xác định d ư ự c c á c t h ô n g s ố đặc Irưng cua các loại sai số ngầu nhiên này Trong

dồ tài này n h ó m tác g ia sú' d ụ n g p h ư ơ n g pháp phân tích mật độ phô c ô n g suất ( P S D )

và ph ư ơ n g pháp phân tích p h ư ơ n g sai A llan đò xác định các th ò n g s ổ sai số ntíjui nhiên cua khối dần d ư ờ n g quán tính M ICRO -ISIJ B P 3 0 I 0 S ự kết hợp cua ca hai

p h ư ơ n g pháp này trôn c ù n g tập dừ liệu thu được sẽ cho pliép c h ú n g ta đặc irư n s hoá chính xác nhất cá c sai lồi cua khối IM U.

c h o các tần số thành phần cua tín hiệu 14 1 C ô n g thức toán học cua P SD là bien dõi Fourier cua tín h iệ u tự t ư ơ n g quan D ây là m ột phương pháp khá c ỏ dien dè phân tích tín hiệu.

Phương sai Allan: P h ư ơ n g sai A lla n là một phép phân tích ngẫu nhiên m ô ta tính

ổn định cua m ột hệ th ố n a thời gian - tần số f6 | Neu chi sư dụng phân tích P SD thi

1